淺談化工仿真在化學(xué)工藝專業(yè)教學(xué)中的運(yùn)用

王章霞

(安徽化工學(xué)校，安徽 安慶 246000 )

現(xiàn)今中職學(xué)校生源的質(zhì)量和數(shù)量有限，2017年中職學(xué)校高職各專業(yè)錄取分?jǐn)?shù)線已經(jīng)降至220分(中考總分為810分)，即除去語文以外的其他各科成績(jī)基本處于30分以下(滿分100分)，許多化學(xué)工藝專業(yè)的學(xué)生數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理基礎(chǔ)特別薄弱；理論基礎(chǔ)差這一現(xiàn)狀使得理論教學(xué)難度越來越大，教學(xué)效果也越來越差。為了提高化學(xué)工藝專業(yè)課的教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校特別重視實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)，理論知識(shí)的薄弱使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效開展面臨新的難題，化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用到的化學(xué)試劑如鹽酸、硫酸、氨水等很多具有一定的危險(xiǎn)性，另外，大型的化學(xué)工藝設(shè)備數(shù)量有限且在使用時(shí)也存在一些安全隱患，老師在教授學(xué)生知識(shí)的同時(shí)還要面臨突發(fā)狀況，這給實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)教學(xué)過程的順利實(shí)施帶來了困難。因此，近年來，化工仿真實(shí)訓(xùn)在化學(xué)工藝專業(yè)教學(xué)中發(fā)揮越來越重要的作用。

1 化工仿真在化工原理教學(xué)中的運(yùn)用

化工原理一課是化學(xué)工藝專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)于中職學(xué)生來說這門課具有一定的難度，專業(yè)性和理論性比較強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中會(huì)有枯燥和抽象的感覺，現(xiàn)將理論學(xué)習(xí)穿插化工原理仿真實(shí)訓(xùn)，提高了一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量很有幫助，化工原理仿真實(shí)驗(yàn)主要包括12個(gè)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握離心泵特性曲線的測(cè)定、流體阻力系數(shù)的測(cè)定、傳熱實(shí)驗(yàn)、精餾實(shí)驗(yàn)、吸收實(shí)驗(yàn)等，以離心泵特性曲線的測(cè)定為例，通過仿真實(shí)驗(yàn)，能很好的幫助學(xué)生掌握離心泵特性曲線的概念以及性能參數(shù)(如流量、揚(yáng)程、功率、效率)等的測(cè)定方法，能讓學(xué)生直觀的觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備離心泵的泵殼、葉輪等，理解離心泵的工作原理、離心泵的氣縛現(xiàn)象和氣蝕現(xiàn)象等，對(duì)理論學(xué)習(xí)起到了很好的輔助作用。

化工原理仿真實(shí)驗(yàn)的操作過程都有相應(yīng)的評(píng)分軟件，有實(shí)驗(yàn)操作步驟，按步驟操作對(duì)的得分，錯(cuò)的扣分，學(xué)生可以根據(jù)自己的得分分析原因，及時(shí)糾正錯(cuò)誤，還可以輕松重新實(shí)驗(yàn)。理論知識(shí)掌握較扎實(shí)的學(xué)生一般實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)也是滿分，即使，理論基礎(chǔ)差些的學(xué)生，自己獨(dú)立做實(shí)驗(yàn)也能得到較高的分?jǐn)?shù)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和信心，提高跟別人比較有利于激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。每人一臺(tái)設(shè)備獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考、自己分析問題解決問題的能力。教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程中也能了解學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，因材施教。

2 化工仿真在化學(xué)工藝教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 防止安全事故的發(fā)生

化學(xué)工藝是一門實(shí)用性很強(qiáng)的理論與實(shí)踐并舉的課程。該課程是將學(xué)生所學(xué)的化學(xué)與化工基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用到產(chǎn)品工業(yè)化的實(shí)踐中，是當(dāng)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)支撐。培養(yǎng)合格的一線技術(shù)工人是化工類中職學(xué)校的重要任務(wù)，對(duì)化工從業(yè)人員進(jìn)行DCS技術(shù)的培訓(xùn)可有效提高從業(yè)人員的基本素質(zhì)，為了提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力、強(qiáng)化安全意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)腦動(dòng)手的能力，提高學(xué)生的實(shí)際操作水平。

因化學(xué)品的特殊性質(zhì)(如易燃、易爆、腐蝕性、毒害性等)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中一旦出現(xiàn)失誤或誤操作，就可能造成經(jīng)濟(jì)損失及群體性傷害事件，為防止安全事故的發(fā)生，采用仿真軟件實(shí)訓(xùn)能夠有效避免"安全事故"發(fā)生后帶來的危險(xiǎn)性，讓學(xué)生能在試錯(cuò)學(xué)習(xí)中得到鍛煉、減少今后企業(yè)對(duì)學(xué)生的二次培訓(xùn)，為培養(yǎng)具有安全意識(shí)、能夠按操作規(guī)程、安全流程來進(jìn)行生產(chǎn)的技術(shù)人員做準(zhǔn)備。

化工仿真教學(xué)的主要優(yōu)勢(shì)是具有較強(qiáng)的交互性，便于學(xué)生理解與接受，同時(shí)具備一定的重復(fù)性，更加貼近真實(shí)的生產(chǎn)操作，強(qiáng)化學(xué)生的記憶，仿真軟件是貼近生產(chǎn)實(shí)際的，與生產(chǎn)實(shí)際中所使用的儀器、儀表閥門是一致的，學(xué)生可以在仿真系統(tǒng)上反復(fù)練習(xí)，并且有目的有計(jì)劃的學(xué)習(xí)。學(xué)生還可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況，接受新知識(shí)的能力，操作系統(tǒng)的熟練程度、協(xié)調(diào)性等實(shí)現(xiàn)自我把握學(xué)習(xí)方面的進(jìn)度，有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 減少經(jīng)濟(jì)方面的投入

化工生產(chǎn)的工藝過程很多是連續(xù)進(jìn)行的，開、停車和工藝參數(shù)不能隨意更改，一些精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)更涉及到保密性，因此，傳統(tǒng)的到化工企業(yè)參觀實(shí)習(xí)的方式不可能使學(xué)生動(dòng)手操作解決實(shí)際問題?；げ僮鞯脑O(shè)備類型普遍占地面積大，價(jià)格昂貴，設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用也不低，學(xué)生的化工實(shí)訓(xùn)室資源有限，不能滿足學(xué)生人手一臺(tái)設(shè)備操作的需要。而化工仿真軟件價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于真實(shí)的化工操作設(shè)備，運(yùn)行成本低，化工單元仿真項(xiàng)目有12個(gè)，如吸收-解吸工藝仿真、間歇反應(yīng)釜工藝仿真、鍋爐單元仿真、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)工藝仿真、壓縮機(jī)單元仿真、流化床反應(yīng)器單元仿真、固定床反應(yīng)器單元仿真、換熱器單元仿真、液位控制系統(tǒng)單元仿真、精餾塔工藝仿真、管式加熱爐工藝仿真、離心泵單元仿真?？奢p松對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)，節(jié)約了教學(xué)資源，又滿足了教學(xué)需求。

3 化工仿真在教學(xué)中的不足

首先，化工仿真操作是模擬真實(shí)的生產(chǎn)裝置，再現(xiàn)真實(shí)生產(chǎn)過程的一種仿真實(shí)訓(xùn)，其操作的模擬性和程序化與現(xiàn)場(chǎng)操作的靈活性和不可預(yù)見性還有差別。這需要老師在進(jìn)行仿真教學(xué)的時(shí)候做出正確的指導(dǎo)和說明，同時(shí)要求學(xué)生具有一定的化工專業(yè)理論知識(shí)。

其次，化工仿真操作的評(píng)分系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的每一步操作進(jìn)行評(píng)分，超出質(zhì)量參數(shù)控制范圍進(jìn)行扣分，如果學(xué)生在出現(xiàn)操作不穩(wěn)定時(shí)馬上交卷，也能得到較高的分?jǐn)?shù)，即可能出現(xiàn)成績(jī)失真的情況。

再次，仿真實(shí)驗(yàn)不能完全代替現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生做仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)一般比較輕松，缺乏現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)，不能真實(shí)體驗(yàn)化工生產(chǎn)試驗(yàn)的緊張感，彼此間合作的親密感。

4 結(jié)語

化工仿真軟件應(yīng)用于化工專業(yè)教學(xué)中，解決了化學(xué)工藝專業(yè)因化工實(shí)驗(yàn)設(shè)備費(fèi)用以及儀器運(yùn)行維護(hù)成本高，設(shè)備臺(tái)套數(shù)有限等問題，使學(xué)生可動(dòng)手獨(dú)立操作，強(qiáng)化化工單元操作、化學(xué)工藝等課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生化工生產(chǎn)實(shí)踐能力。但只有將化工仿真跟理論教學(xué)、實(shí)操、化工現(xiàn)場(chǎng)見習(xí)有機(jī)結(jié)合在一起才能更好培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，真正做到培養(yǎng)出復(fù)合型化工從業(yè)人員的要求。

[1] 王晉黃,吳宇瓊.《化學(xué)工藝學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].漢江大學(xué)學(xué)報(bào),2003,41(5):109-112.

[2] 荊 濤,鄭永杰,田景芝.仿真技術(shù)在高?；そ虒W(xué)中的應(yīng)用[J].高師理科學(xué)刊,2006,26(4):98-100.

[3] 楊郭,顏杰， 李玉芝 ，等.仿真技術(shù)在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].四川理工學(xué)校學(xué)報(bào),2007,22(s1):252-253.

[4] 張西亞.化學(xué)工藝課程教學(xué)改革初探[J].廣東化工,2013,40(11):203-204.

[5] 王華生,方 玲.仿真教學(xué)手段在污水處理教學(xué)中的應(yīng)用[J].江西理工大學(xué)學(xué)報(bào),2009,30(4):87-88.